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江南·体育官网最新研究!认知训练可有效改善轻度认知障碍
江南·体育官网最新研究!认知训练可有效改善轻度认知障碍认知训练包括一系列治疗神经损伤和疾病引起的认知障碍的技术,有望治疗神经损伤和疾病引起的认知障碍,包括轻度认知障碍(MCI)。近期,在期刊发表了题为“Toward rational use of cognitive training in those with mild cognitive impairment的论文,作者使用了一项单盲随机对照试验,在这项试验中,轻度认知障碍患者在学习与生态相关的物体-位置关联时,被随机分配接受记忆策略训练(MST)或间隔检索训练(SRT)。两种训练方法在短期内都非常有效,MST在几天到几周后表现出明显的优势。MST还增加了额叶、颞叶和顶叶区域以及海马体之间的激活和功能连接。相反,在SRT之后,区域激活和功能连接都明显减少。这些发现支持认知训练技术的合理发展。
认知训练有望治疗神经损伤和疾病引起的认知障碍,包括轻度认知障碍(MCI)。认知训练包括多种技巧,所有这些技巧都专注于使用结构化任务来提高或保持认知能力。然而,目前将不同技术归为这一总称的做法可能会掩盖它们之间的有意义的差异,并导致治疗效果欠佳。作者团队假设:由于认知过程的不同,这些技术的“作用机制”不同,并涉及不同的大脑区域(或神经网络)。作者使用随机对照研究的结果支持这一假设,并指出未来能够合理选择特定的认知训练技术来重新使用功能失调的大脑区域(即“恢复”)或使用相对保留的“补偿”区域。
作者的研究将MCI患者随机分配到记忆策略训练(MST)或间隔检索训练(SRT),同时学习生态相关的物体-位置关联(OLAs)。MST要求用户对其含义进行组织和阐述,提高了对待学习信息的处理深度。通过为患者提供跨设置使用的一般规则,MST可能传递到新的信息。早期的研究表明,MST可以改善对特定信息的记忆,作者的研究考察了患者是否能够在训练中独立使用记忆策略,并将其应用于新的信息。作者和其他人已经表明,MST增加了许多受MCI影响的大脑区域的激活,包括外侧前额叶、顶叶和颞皮质以及海马。这些发现表明,MST的有益作用来自于增加新皮层区域的认知控制(即“自上而下”处理),这恢复了受影响的大脑区域(如海马体)的作用。相比之下,SRT是一种结构化的训练技术,学习和测试之间的延迟被系统地增加,早期的综述发现,SRT可以有效地在痴呆症患者身上教授特定的信息(例如,物体的名称)以及提示-行为关系(例如,当提示出现时,减少不适当的行为)。SRT对MCI患者也是有益的。SRT的机制尚未完全确定,因为不能确定任何老年人的神经影像学研究。由于SRT依赖于复述,作者假设激活相关的变化将符合公认的重复抑制效应,即在多次刺激暴露后,感觉皮质区域的激活减少江南·体育,这可能是由于感觉处理效率的提高。
当前研究的两个主要发现直接支持了作者的假设。首先,两种训练方法都能在短期内高效地传授特定信息(训练期间的准确率高达95%),但只有MST效应持续存在,并显示出对新刺激的近迁移的生理和认知证据。其次,功能磁共振成像(FMRI)显示,作为认知训练技术的一项功能,编码过程中大脑激活和功能连接的变化模式明显不同。具体来说,MST增加了外侧和喙前额叶皮层以及海马的激活,而SRT主要减少了感觉皮层区域的激活(见图1-4和补充材料)。MST组的变化与“自上而下”加工过程的增加相一致,因为(腹侧)外侧前额叶皮层在成功的学习过程中参与了工作记忆、认知控制和语义加工。此外,前额叶皮质被认为可以转移注意力、协调不同的认知过程。这些过程的组合似乎通过重新参与海马体和其他内侧颞叶区域来支持记忆形成,这些区域已知对学习和记忆至关重要,但在 MCI 患者中会受到影响。作者发现MST增加了海马和更大的网络功能连接,支持这种整合处理,扩展了早期fMRI的发现。值得注意的是,考虑到作者之前的研究发现,相对于认知完整的对照组,轻度认知障碍患者的编码相关激活和连接减少,这种增加似乎具有恢复性。考虑到SRT组在受阿尔茨海默病影响较小的不同大脑区域(即初级运动皮质、体感皮质和视觉皮质)的激活减少,MST的修复效果甚至更加显著。鉴于训练条件的紧密匹配(例如,两组接受了完全相同的训练试验次数,并报告了可比较的训练经验),以及两组之间可比较的基线神经心理概况和脑容量,非特定因素极不可能解释这些神经变化。
这些发现最终将有助于建立认知训练技术的最佳治疗参数。例如,当需要保留数天到数周,或者需要转移效果时,MST可能更合适。参与者成功地为82%的刺激制定了策略,这表明在这个相对短暂的干预(即总共405次试验)中取得了相对较高的技能水平,这可能解释了观察到的近转移效应。作者团队的成像数据还表明,在早期临床/疾病阶段,当上述大脑区域/网络相对保留时,MST是最合适的。相比之下,SRT和其他可能基于训练的方法可能是最有效的。在通常保存下来的感觉运动区域/网络的fMRI相关变化表明,SRT可能对更晚期的临床/疾病阶段仍然有益。因此,在临床进展中可能存在一个临界点,即治疗应从MST转向SRT。
59名患有MCI的右撇子参与者被随机分为MST或SRT(1:1比),并对其他治疗条件进行盲法。研究设计如图5所示。两组在人口统计学、神经心理表现或基线关键脑容量方面没有显著差异(表1)。埃默里大学机构审查委员会和亚特兰大VAMC研究与发展委员会都批准了这项研究。参与者提供书面知情同意书。
参与者在fMRI成像基线后被随机分组(详见后续文本)。作者使用了与之前研究相同的研究设计和刺激。在三次训练中,每组共接受了405次训练试验,在此期间,他们从列表A或B中学习了45个OLAs(在三次训练中,每组15个刺激,每组9次试验)。这个列表被称为“训练”列表,在这个列表上的OLAs的记忆力(以正确百分比表示)作为主要结果衡量标准。另一个OLAs列表仅在训练后可见,并提供了一组新的刺激,通过这些刺激作者检查了训练相关的fMRI改变(用于评估生理近转移效应的次要结果)。简短的功能磁共振成像试验有效地评估了激活变化,但在评估记忆表现变化方面不是最优的。因此,作者开发了对象定位触屏测试(OLTT),作为近距离迁移的第二认知结果测量,并在fMRI环境下进行。与扫描仪任务相比,OLTT有几个优势,它使用更少的刺激次数,对每个对象-位置提供更长的曝光时间,有更标准的15分钟延迟,并使用连续的记忆测量(即与目标位置的距离)(参见第3节和补充材料,以获得更多的细节)。
MST要求参与者使用一个三步过程,在这个过程中,他们(1) 识别出房间内靠近物体的显著特征;(2) 使用基于语言的“理由”,将物体与特定特征联系起来;(3)形成相应的心理图象。随后的每一次“测试”试验都要求参与者按顺序回忆特征、原因和位置(从五个选项中--每个选项都是一个目标位置),以便促进一系列具体的步骤,这些步骤可以应用于其他OLAs。相比之下,SRT要求参与者在0、1、2、4、8、16、32、64和128秒的延迟之后,从五个选项中回忆出每个物体的位置。两组的每次试验后显示正确的OLA(参见第3节了解更多细节)。
以下提供了序列、范例和分析的详细信息(见第3节)。简而言之,参与者在基线上对OLA列表A或B进行编码(这是新的,因为刺激以前从未见过),然后使用前面描述的方法对该列表进行培训。在训练后,参与者再次看到训练过的名单(在基线上是新的)以及另一个名单(这是新的)。这一设计使作者能够直接比较编码相关激活的变化作为训练特定内容的函数,以及近迁移的生理证据。经过训练的刺激的fMRI变化可能代表了认知训练方法以及与这些刺激相关的回忆/重新编码的混合。相反,新的刺激物提供了认知训练条件的“纯过程”测量。在这些编码过程中,参与者被要求记住每个物体的位置,并在每次试验开始时用右手食指按下一个按钮,以提供任务参与的证据。fMRI编码数据来自21名MST和18名SRT参与者。无法完成功能磁共振成像的参与者在安静的办公室里接受了同样的程序。
在编码功能磁共振成像过程结束一小时后,参与者完成了检索扫描,并从三个选项中选择了对象的位置(检索数据将单独报告),在提取阶段使用的每一个选项都是该房间内的实际目标位置。
为了重复作者早期的发现,作者团队使用了之前描述的BrainVoyager QX v21.4.0.4002的所有设置和分析,一个用于分析和可视化功能性和结构性核磁共振数据集的软件包(Brain Innovation,马斯特里赫特,荷兰),采用基于移动目标组平均的皮层对齐程序,该程序考虑了脑沟和脑回模式的个体间差异(详情见第3节)。同样,应用了早期研究相同的海马体面罩和小体积校正方法,显示MST后海马区激活增加。为了进一步了解任何治疗诱导的效果,作者随后按照补充材料中描述的方法(补充材料中也提供了探索性的全脑CPPI分析),使用相关心理-生理相互作用(CPPI)评估了海马体功能连通性。
使用Mann-Whitney U(v16.0;Stata Corp LLC,College Station,Texas)对七个项目的培训后满意度Likert式问卷的差异进行评估。作者设置双尾α来拒绝零假设为0.05,除了报告主要和次要(近迁移)认知结果测量的统计学意义外,重点是描述观察到的效果。与混合因素实验设计和不断扩大的结果一致,作者使用混合影响建模来评估条件(MST、SRT)和时间(前、后、随访)对主要和次要结果的影响。探索性分析使用混合效应模型,包括参与者是否接受了fMRI扫描,这对时间、组或涉及时间、组和fMRI状态的3向交互作用项没有任何影响。
培训组之间的总体经验是相似的,因为他们对满意度调查的回答上没有显著差异(表2)。在训练过程中,MST组的参与者能够在82%的试验中发展出他们自己的线索(即“特征”和“原因”步骤),并回忆起几乎所有试验的特征(95.3%,SD=9.3)和原因(95%,SD=8.8)。在训练过程中,两组参与者在超过95%的训练试验中都记住了训练项目的目标位置(MST:95.4%,SD=10.1;SRT:95.8%,SD=6.1),从而证明了两种训练方法的短期成功。
如上所述,在最后一次培训后2天和大约1个月后,在基线时评估结果,在综合互动之后进行简单互动对比,比较训练前/后和训练前/随访组的变化。在训练后功能磁共振扫描过程中或1个月随访时,新刺激的记忆测验变化无显著差异(P=0.607)。然而,综合交互作用对OLTT的所有部分都是显著的。简单交互作用显示, 在训练后的提示回忆和识别以及 1 个月的自由回忆期间,MST 比 SRT 组有更大的改进(表3)。
对于训练过的刺激,MST组在训练后左侧大脑半球内侧额叶和顶叶区域的相关血氧水平依赖(BOLD)信号比训练前增加,而在两侧枕叶皮质的BOLD减少(图1)。这种对比和相关的发现可能反映了认知训练方法以及训练过的OLAs的记忆(或“重新编码”)。相比之下,比较训练前后对每个时间点新鲜刺激的激活直接地反映认知训练方法的结果。对于训练后的刺激,MST组的左半球前额上、内侧皮质以及楔前和扣带后皮质的激活增加。对于新的刺激(近迁移),MST组在左侧前额叶上皮层以及左侧前额叶、外侧枕颞叶皮质和内侧颞叶皮质的激活再次增加。无论是受过训练的刺激还是新的刺激,枕叶皮质的激活程度都有所降低。在几乎所有这些区域,训练过的刺激和新的刺激的时间进程高度相似,这表明类似的认知过程在不同的刺激中进行。全脑探索性cPPI分析显示,训练刺激的净连接增加的比率为18.56:1,而新fMRI刺激的连接增加的比率为10.21:1,尤其是在默认模式与视觉网络之间。此外,作者发现在训练和新的刺激下,左侧海马头部和身体的海马体激活增加。训练刺激的海马功能连接也增加了,几乎所有主要的关联脑网络都通过了错误发现率(FDR)校正,尤其是背侧注意、额顶叶和视觉网络。对于背侧注意、额顶和视觉网络连接均在FDR矫正后存活的新型刺激,也发现了类似的结果,尽管有所减弱。
图1. 记忆策略训练(MST)组在训练刺激(左)和新刺激(右)下任务相关血氧水平依赖(BOLD)信号的变化
相比之下,SRT组(图2)在新皮质区域中,对于训练过的和新的刺激,表现出双侧BOLD信号的减少,与MST后出现变化的区域不同。训练过的刺激和新的刺激的时间进程数据高度相似,这再次表明无论刺激类型如何,训练都会导致变化。全脑连通性显示净减少。虽然在SRT后,海马区的激活或连接性没有明显的变化,但对于新的刺激,与视觉网络的连接性下降的趋势是明显的。
图2. 间隔提取训练(SRT)组在训练刺激(左)和新刺激(右)下任务相关血氧水平依赖(BOLD)信号的变化
交互分析(组×时间;图3-图4)在很大程度上反映了在单个组级别上发现的变化。在所有显示这种交互作用的区域中,MST组比SRT组表现出显著更大的BOLD变化。无论是训练刺激还是新刺激,左侧喙侧额上回和额下回的变化高度相似,再次支持MST优先参与这些区域。同样,MST对训练的(双侧前)和新的刺激(左前)都显示显著更大的海马区BOLD变化。与SRT相比,在MST后的背侧注意、默认模式、额顶叶和视觉网络中,训练刺激的海马连通性的变化明显更大。尽管对于新刺激的背侧注意和视觉网络也有类似的差异,但这些发现在FDR校正后并不存在。
图3.训练刺激(左)和新刺激(右)组与时间交互作用下任务相关血氧水平依赖(BOLD)信号的变化
图4.与间隔提取训练(SRT)组相比,记忆策略训练(MST)组对训练刺激和新刺激的海马区激活显著增强。
作者通过对参与者进行记忆策略训练(MST)或间隔检索训练(SRT)的比较,指出认知训练有望作为治疗神经损伤和疾病引起的认知障碍的技术,不同的认知训练方法以不同的方式激活大脑,研究人员和临床医生可以利用这种类型的信息来帮助他们为有记忆障碍的病人确定最适合的非药物治疗方法。